连廊钢结构计算书doc.docx
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连廊钢结构计算书doc
钢结构计算书
一.工程结构概况
汾湖钢结构连廊结构采用顶部分叉柱的单列柱框架结构,柱之间采用箱型钢梁。
本工程抗震设防类别为标准设防类,场地地震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,建筑场地类别为Ⅲ类,设计地震分组为第1组。
二.结构设计的主要依据
1.本工程进行结构设计时,所参考的国家及行业标准主要有:
《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)
《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2008)
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)
《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)
《钢融化焊对接接头射线照相和质量分级》(GB3323-2005)
《结构用无缝钢管》(GB/T8162-1999)
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》(GB11345-1989)
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》(JGJ82-91)
《涂装前钢材表面锈蚀等级和防锈等级》(GB8923-88)
《碳素结构钢》(GB/T700-2006)
《厚度方向性能钢板》(GB5313-2010)
《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-1994)
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)
《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(GB50205-2002)
《碳钢焊条》(GB/T5117-1995)
《低合金钢焊条》(GB5118-85)
《六角头螺栓—C级》(GB5780)
《熔化焊用钢丝》(GB/T14957)
《气体保护焊用钢丝》(GB/T14958)
《热扎H型钢和剖分T形钢》(GB/T11263-2010)
《钢结构、管道涂装技术规程》(YB9256-96)
《钢结构制作安装施工规程》(YB9254-95)
2.本结构计算所采用的结构有限元软件为MidasGen8.00。
三.材料
1.本工程结构主体钢材材质为Q345B及Q235B,详见施工图纸的材料表。
Q345B低合金高强度结构钢应符合《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-94)的规定;Q235B碳素结构结构钢应符合《碳素结构钢》(GB/T700)的规定;应均具有屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、冲击试验,冷弯试验和C、S、P含量的合格保证。
2.手工焊接用的焊条;应符合现行国家标准《碳钢焊条》(GB/T5117-85)和《低合金钢焊条》GB5118-85的规定,选用的焊条型号与主体金属强度相适应。
四.荷载取值
在结构计算中,考虑荷载包括结构自重、活载、风荷载和地震作用。
具体荷载取值如下:
1.结构恒载
(1)结构自重由程序自动计算。
(2)附加恒载(含混凝土面板)5.0kN/m2。
(3)栏杆线荷载2.0kN/m。
2.结构活载
顶面活载3.5kN/m2(另考虑单侧不均匀活荷载)
3.基本风压值0.45kN/m2
4.地震作用
6度,0.05g,Ⅲ类场地,第一组。
五.荷载工况及效应组合
1、荷载工况
根据建筑结构所处地理环境及其自身实际情况,在结构计算中共考虑了7种荷载工况,如下:
(1)恒载(包括自重)D
(2)满布活载L
(3)单侧活载L’
(4)以X向为主向的双向地震Rx
(5)以Y向为主向的双向地震Ry
(6)X向水平风载Wx
(7)Y向水平风载Wy
2、荷载效应组合
从结构的承载力极限状态与正常使用极限状态,共考虑了12种荷载组合,如下:
(1)1.0D+1.0L
(2)1.2D+1.4L
(3)1.2D+1.4L’
(4)1.2D+1.4L+0.84Wx
(5)1.2D+1.4L+0.84Wy
(6)1.2D+1.4L’+0.84Wx
(7)1.2D+1.4L’+0.84Wy
(8)1.35D+0.98L
(9)1.35D+0.98L’
(10)1.35D+0.98L+0.84Wx
(11)1.35D+0.98L+0.84Wy
(12)1.35D+0.98L’+0.84Wx
(13)1.35D+0.98L’+0.84Wy
(14)1.2D+0.6L+1.3Rx
(15)1.2D+0.6L+1.3Ry
(16)1.2D+0.6L’+1.3Rx
(17)1.2D+0.6L’+1.3Ry
(18)1.2D+0.6L+1.3Rx+0.28Wx
(19)1.2D+0.6L+1.3Rx+0.28Wy
(20)1.2D+0.6L+1.3Ry+0.28Wx
(21)1.2D+0.6L+1.3Ry+0.28Wy
(22)1.2D+0.6L’+1.3Rx+0.28Wx
(23)1.2D+0.6L’+1.3Rx+0.28Wy
(24)1.2D+0.6L’+1.3Ry+0.28Wx
(25)1.2D+0.6L’+1.3Ry+0.28Wy
(26)1.0D+1.4Wx
(27)1.0D+1.4Wy
六.计算模型及支座约束情况
1.空间计算模型:
由Autocad三维模型线框架图,通过Dxf文件转换而成,按杆系单元计算。
2.杆件单元模型:
主、次梁及柱采用梁单元。
3.分析方法:
采用Midas有限元软件来计算分析,考虑各种荷载工况下的荷载效应,然后按上述荷载效应组合进行内力计算。
4.计算模型:
计算模型如图1~6所示。
图1左侧连廊计算模型空间视图
图2左侧连廊计算模型俯视图
图3左侧连廊计算模型立面视图
图4右侧连廊计算模型空间视图
图5右侧连廊计算模型俯视图
图6右侧连廊计算模型立面视图
5.支座约束:
圆钢管柱底考虑为刚接。
6.荷载
图7左侧连廊恒载
图8左侧连廊满布活载
图9左侧连廊单侧活载
图10左侧连廊线荷载
图11左侧连廊X向风荷载
图12左侧连廊Y向风荷载
图13右侧连廊恒载
图14右侧连廊满布活载
图15右侧连廊单侧活载
图16左侧连廊线荷载
图17右侧连廊X向风荷载
图18右侧连廊Y向风荷载
说明:
连廊结构下部为镂空,顶部采用现浇组合楼板,考虑所受风载较小,所以将风荷载等效为节点荷载作用于柱顶对应的连廊梁节点处。
七.计算理论及公式
1.承载能力极限状态
承载能力极限状态指构件的强度、构件的整体稳定性和构件的局部稳定。
构件的高厚比(或宽厚比)在规范规定的范围内,故满足局部稳定要求。
各结构构件考虑为压弯构件,其强度验算公式为:
(1)
稳定验算公式为:
平面内,
(2)
平面外,
(3)
2.正常使用极限状态计算
结构正常使用极限状态是根据荷载标准值来计算分析而得出,钢桁架结构及主梁的跨中挠度应满足下述要求:
(跨中挠度)
(4)
次梁的跨中挠度应满足下述要求:
(跨中挠度)
(5)
构件的刚度由长细比来控制,应满足于下式
(6)
对拉杆
=350(7)
对压杆
=150(8)
八、整体结构的抗震验算
1.反应谱曲线
利用Midas有限元软件对本工程的结构进行整体反应谱抗震计算,并将其作为地震作用工况,参与荷载组合。
根据最新《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中的地震影响系数曲线(如图19),按6度来对此结构进行整体反应谱计算分析。
图19地震影响系数曲线
图中:
—为曲线下降段的衰减指数;
(9)
—为结构阻尼比;
—为直线下降段的下降斜率调整系数,小于0时取0;
(10)
—为阻尼调整系数,当小于0.55时,应取0.55;
(11)
—地震影响系数;
—地震影响系数最大值;T—结构自振周期;Tg—结构特征周期。
在本结构的整体反应谱分析中采用图19的水平反应谱来对此结构进行水平的两个方向分析。
水平地震影响系数最大值
,结构特征周期为Tg=0.45,,结构结构阻尼比为
,由此便可以得到一条反应谱曲线。
2.结构质量来源
在结构整体反应谱分析中,重力荷载代表值主要包括结构恒载、50%活载。
九.计算分析结果
1.整体变形及节点侧移
15.2mm
32.7mm
15.2mm
图20左侧连廊最大竖向位移值
图21右侧连廊最大竖向位移值
经Midas计算,左侧连廊悬挑端最大挠度为32.7mm,起拱20mm,则:
满足要求
左侧连廊主梁最大挠度为16.2mm,则:
满足要求
右侧连廊悬挑端最大挠度为41.9mm,起拱40mm,则:
满足要求
右侧连廊主梁最大挠度为14.9mm,则:
满足要求
右侧连廊次梁最大挠度为23.1mm,则:
满足要求
2.钢结构各单元设计应力值
图22左侧连廊验算应力比
图23右侧连廊验算应力比
经MIDAS(含中国钢结构设计规范GB50017-2003)验算,各杆件设计强度(弯曲、抗剪)、整体稳定应力比如图22、23所示,左侧连廊杆件最大应力比为0.85,右侧连廊杆件最大应力比为0.81。
由以上分析可见,在设计荷载作用下,结构强度、刚度均能满足规范要求。
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